90nm od AMD - Athlon 64 3000+ pro socket 939

Teploty

Jistě asi nejzajímavější částí dnešního článku je, jak moc se firmě AMD povedl přechod na 90nm technologii. Nebudu vás již déle napínat a rovnou řeknu - povedl se skvěle! Tedy... v mezích možností, samozřejmě. Tak dobré jako kdysi při přechodu na 0.18 mikronů a pak na 0.13 mikronů už to nikdy nebude, fyziku jednoduše obelstít nelze. Pokud stále tápete, v čem je problém, doporučuji přečíst mé dva články na toto téma.

Jak nový Athlon 64 dopadne, byla pro mě asi nejočekávanější (druhá) neznámá letošního roku (po Prescottu). Největší otázkou jsou pochopitelně teploty a přetaktovatelnost - oba tyto faktory se Intelu s Prescottem příliš nevydařily. Byl jsem však VELMI PŘÍJEMNĚ překvapen. Nový Athlon je krásně studený!

Toto je screenshot pořízený na základní desce MSI K8N Neo2 Platinum. Nic zajímavého? Ale ano, toto je totiž výsledek po deseti minutách spuštěného BurnK7, programu, který "vytříská" z procesoru maximum. Teplota 46 stupňů při plném vytížení !!! Wow!
To však není vše. Procesor si na základní frekvenci 1800 MHz nechal líbit i napětí 1.2V. S tímto projel 50 minut Prime95 bez jediné chyby (déle jsem z důvodů časových netestoval).
S tímto nastavením měl procesor při plném vytížení pomocí Prime95 teplotu 40 stupňů !!! To je zhruba tolik, co můj přetaktovaný Mobile Athlon XP-M v klidu. Rád bych zdůraznil, že nepoužívám žádné vodní okruhy, Prometheia Mach II či jiné výkonné systémy chlazení, ale normální vzduchový chladič průměrných rozměrů s měděnou základnou a větrákem se 4000 otáčkami za minutu.

Samozřejmě je otázkou, zda interní čidlo procesoru měří správně. Domnívám se však, že ano. NewCastle 3500+ měl při plném vytížení ve stejné desce teplotu 61 stupňů a chladič byl více horký než v případě nového jádra Winchester (navíc na 1800 MHz). Napájení (MOSFETy) na základní desce byly s Winchesterem vlažné, nikoliv teplé jako u NewCastlu. Jinými slovy tento procesor (konkrétně tento kus) je opravdu velmi studený, přirovnat ho mohu pouze ke staršímu Thoroughbredu 1700+ revize B0 série DUT3C.

Abych si byl teplotou opravdu jistý, vyzkoušel jsem provoz procesoru bez chladiče. Chladič jsem kompletně sundal a zjišťoval teplotu prstem přímo na středu Heat Spreaderu za chodu (v BIOSu). Procesor sice není možné takto provozovat déle než cca. 20 sekund (BIOS nemá šetřící režimy a čip je tak v podstatě vytížen), nicméně prvních několik sekund, kdy senzor hlásil teplotu asi 50 stupňů, bylo možné prst na kovu držet bez problémů - teplota myslím si odpovídá. Kdyby byla teplota diametrálně odlišná od hodnoty změřené senzorem (například 60 stupňů), jistě bych prst nemohl na čipu držet několik sekund v kuse, protože bych se od něj velmi snadno popálil.

Dále jsem také vyzkoušel, jak se čip zachová při nastavení jeho nejnižšího P-State a vypnutí větráku. Čip má definovány následující P-States:

Údaje o všech P-States zatím nejsou známy, protože AMD je zatím na svých stránkách nezveřejnilo a přes zástupce AMD v ČR se mi je nepodařilo minulý týden získat.

Ale zpět k věci. Zajímalo mě tedy, jaká bude teplota při 1000 MHz a napětí 1.1V. Procesor by, myslím si, zvládnul i napětí 0.9V nebo i méně, ale toto je garantovaná hodnota, tak jsem vyzkoušel tu. Prováděl jsem různé testy výkonu a větrák byl celou dobu vypnutý. Nejvyšší teplota, kterou jsem viděl, byla asi 47 stupňů při BurnK7. S Prime95 pak 44 stupňů. Žádný jiný program nedokázal z procesoru dostat více, naopak většina se držela ještě níž.

Chladič byl celou dobu krásně vlažný, zhruba jako u jiných procesorů v klidu. Zde ovšem bez zapnutého větráku. To je úžasný výsledek! Procesor je schopen pracovat i bez tepelně vodivé pasty mezi Heat Spreaderem a chladičem, a to bez jakýchkoliv problémů při teplotě méně než 60 stupňů při vytížení.

Celkově vzato AMD s 90nm výrobou co se týče teplot boduje na celé čáře. Patrně díky SOI bylo možné dosáhnout výrazného poklesu spotřeby. Jistě, testované 3000+ může být neobyčejně podařený kus, ale i tak je dosažený výsledek obrovským úspěchem. Se starším jádrem NewCastle je něco takového nemyslitelné.

Přetaktování

Teploty jsou jedním z důležitých faktorů. Tím druhým je, samozřejmě, maximální frekvence. Ta určuje, jak na tom AMD skutečně s 90nm výrobou je a zda si bude moct dovolit uvádět nové vyšší frekvence a konkurenčně tak působit na Intel (... který na Megahertze už tak moc není a slogany jako kdysi "2000+ nerovná se 2000 MHz. Zkontrolujte si reálnou frekvenci vašeho procesoru. Pentium 4, jediný 2 GHz procesor!" jsou dnes v kontextu vysoké spotřeby Prescottů spíše úsměvné).

Přetaktování nového Athlonu 64 byl trochu problém. Ani tak ne kvůli samotnému procesoru jako kvůli pamětem. K dispozici jsem měl Kingstony HyperX DDR400 (256MB, single-sided)...

...a Corsairy XMS3200 DDR400 (512MB, double-sided).
Oboje paměti jsou schopné v kombinaci s rychlým Athlonem 64 a rychlým časováním při frekvenci 200 MHz (tj. DDR400) poskytnout propustnost více než 6GB/s:

Problémem jsou ale vysoké frekvence pamětí a to, že u Athlonu 64 je možné násobič měnit pouze směrem dolů. Zároveň také není možné do pamětí pouštět příliš vysoké napětí (2.8V a více), protože v takovém případě často integrované řadiče pamětí v procesoru umírají... a s nimi pochopitelně celý čip.

Procesor sám o sobě běžel s napětím 1.525V na frekvenci 2350 MHz a vypadal, že bude Prime95 stabilní (testoval jsem toto nastavení asi hodinu a bez problémů). Vyšší napětí jsem nechtěl dávat, abych ho nepoškodil.

Protože se ale frekvence pamětí u Athlonu 64 přímo odvíjí od základní frekvence (.. té, která je použita na generování frekvence jádra, HyperTransportu a pamětí), a to v určitých poměrech - pro 100, 133, 166 a 200 MHz - je volba frekvencí pamětí poněkud omezená. Při 2350 MHz a násobiči pouze 9x dosahovala základní frekvence již 261 MHz. Při tomto nastavení by paměti musely běžet buďto na asi 220 MHz nebo na cca. 180 MHz. První hodnotu ani jeden z modulů nezvládl a druhá je zase příliš nízká. Procesor jsem tedy nakonec přetaktovat na 2300 MHz s paměťmi na 210 MHz. K tomuto účelu jsem musel použít single-sided Kingstony a to ještě při snížení command rate z 1T na 2T, protože v opačném případě systém ihned vyhodil chybu v Prime95.
Pokud ještě budeme bavit o přetaktování a pamětech, je zajímavá jedna věc - dvojkanálový řadič pamětí nepříznivě ovlivňuje možné frekvence pamětí. Pokud chcete co nejvyšší frekvenci pamětí (jádra se to netýká, protože je vždy možné jiným poměrem navolit nižší frekvenci pamětí a tím frekvenci jádra potenciálně zvýšit), musíte mít zapojen pouze jeden kanál - tj. 64bit přístup se všemi s tím spojenými důsledky (maximálně dva moduly DDR400 a výkon jako čip pro socket 754). Když jsem testoval s Corsairy, překvapilo mě, že v dual-channel nedají takovou frekvenci jako Kingstony. Zkusmo jsem jeden z modulů Corsairu vyndal a... systém běžel. Značí to jediné - pokud máte paměti v dual-channel a ještě navíc double-sided (čipy po obou stranách), s příliš vysokými frekvencemi pamětí nepočítejte.

Největší nevýhodou v tomto případě je, že není možné nezávisle nastavit frekvenci pamětí na 200 MHz. Po přetaktování je tak frekvence pamětí buďto příliš vysoká na to, aby to paměti a řadič zvládly bez chyb, nebo naopak příliš nízká. Faktem také zůstává, že podle testů jsou u Athlonu 64 paměti při 200 MHz a časování 6-2-3-2 / 1T command rychlejší než paměti na 210 MHz s časováním 7-3-3-2.5 / 2T command (... a to i přesto, že u druhé zmíněné varianty běžel řadič pamětí díky přetaktování na frekvenci o 500 MHz vyšší !).

Celkově vzato lze možnosti přetaktování hodnotit poměrně kladně. Na jednu stranu se mi sice nepodařilo dosáhnout frekvencí nad 2.5 GHz, avšak i tak se podařilo frekvenci zvýšit o 500 MHz nad základ. To je o cca. 30 procent, což je vcelku slušný výsledek na to, že je to jeden z prvních kusů vyráběných novou technologií. A abych nezapomněl, teplota i po takovémto přetaktování dosahovala (se stejným chladičem) maximálně 57 stupňů.